Rubens Rohrgeschichte, Materialien, Betrieb

Er Rubens Rohr Es ist ein Gerät, das aus einem Röhrchen mit einem an einem Ende platzierten Lautsprecher und einer Reihe von Perforationen besteht.

Dieses Design ermöglicht die Schallwellen im Röhrchen, die vom Lautsprecher erzeugt werden. Und zeigt ohne Zweifel, dass der Schall eine Druckwelle ist, da der flammbare Gasfluss, der durch die Löcher herauskommt, proportional zum lokalen Druck desselben ist.

Abbildung 1. Rubens Rohr. Quelle: Wikimedia Commons

Abbildung 1 zeigt ein blondes Rohr an, in dem ersichtlich ist, dass die Höhe der Flammen einem Wellenmuster folgt, das genau der Klang ist. 

Rubens Tube ist nach seinem Schöpfer -Heinrich Leopold Rubens (1865-1922) -benannt, der ein hervorragender deutscher Physiker und Ingenieur war.  Sein Hauptforschungsfeld war die Untersuchung der elektromagnetischen Strahlung bei Infrarot und seine Untersuchungen waren entscheidend bei der Entwicklung von Strahlungstheorien der schwarzen Körper, die anschließend zu Quantenphysik führten.

1904 baute Heinrich Rubens seine berühmte Röhre, ursprünglich vier Meter lang mit einer Reihe von 200 Perforationen mit einer Trennung von 2 Zentimetern im oberen Teil.

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Materialien 

Es ist möglich, ein Rubens -Röhrchen mit relativ häufigen Materialien zu bauen, wie unten detailliert. Erforderlich:

- Anodierter Metallrohr von ½ Zoll mal ein Meter lang mit einem Faden an einem seiner Enden muss das andere Ende gut geschliffen werden, um alle scharfen Kanten zu beseitigen.

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- Fadenbronzeadapter ½ bis ¼ Zoll Schlauch.

- Propangasflasche mit Druckregler und ¼ -Zoll -Schlauchadapter.

- Schlauchklemmen.

- Latexhandschuhe und ½ -Zoll -Schlauchklemme.

- Holzunterstützung, um die Röhre auf einen Tisch zu legen.

Rubens Rohrkonstruktion

-Zuerst wird eine Linie mit Bleistift oder Marker entlang des Rohrs gezeichnet. Es ist auch notwendig, Quermarkierungen von 1 cm Trennung zwischen ihnen und 10 Zentimetern von der Trennung von den Enden des Rohrs zu machen, die dazu dienen, die Löcher zu durchbohren.

-Mit einem Bankbohrer werden die Perforationen mit einem Durchmesser von 1,5 mm in den zuvor verfolgten Markierungen durchgeführt.

-An einem Ende des Rohrs wird der Gewindeadapter am Schlauch gelegt und an der anderen Seite wird der Rohrausgang bedeckt, wobei ein Stück des Handschuh -Latex als Membran verwendet wird. Dies ist müde mit Klebeband und sorgt mit einer Klemme, die auf das Band platziert ist, damit die Membran nicht geschnitten wird.

-Dann ist die Gasflasche angeschlossen und ein Lautsprecher am Ende der Membran platziert, was wiederum mit einem Audioverstärker verbunden ist. Das Signal kann mit dem Mobiltelefon erzeugt werden, da es Apps gibt, um Audiosignale bei einer bestimmten Frequenz zu generieren.

-Schließlich wird der Audioausgang mit dem Verstärker mit den entsprechenden Kabeln verbunden. Das Schema ist in Abbildung 2. Sobald die Flamme eingeschaltet ist, können Sie die Geräusche in den Flammen der Rubens -Röhre bereits visualisieren.

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Vorsichtsmaßnahmen

-Treffen Sie die relevanten Vorsichtsmaßnahmen, da es mit Gas und Feuer funktioniert.

-Luftströmungen sollten vermieden werden.

-Versuchen Sie, das Gerät nicht zu lange einzuhalten, um zu vermeiden, dass der Lautsprecher beschädigt wird.

-Das Wellenmuster reduziert die Intensität der Lichter besser.

Figur 2. Rubens Rohrschema. Quelle: Selbst gemacht.

Funktion

Wenn das Gas, das durch die Perforationen herauskommt und die Schallquelle in der Nähe der Membran aufgetragen wird.

Die Membran ist diejenige, mit der die vom Lautsprecher oder Horn hergestellten Schalldruckimpulse neben der Membran an den Inneren des Röhrchens übertragen werden können, die sich widerspiegeln, wenn sie das andere Ende erreichen.

Die Überlappung der übertragenen Welle und der reflektierten Welle erzeugt Druckunterschiede und erzeugt eine stationäre Welle, deren Muster durch die Höhe der Flammen reproduziert wird, als höhere Bereiche (Grate) und Bereiche, in denen die Flamme kaum unterschieden wird (Täler oder Knoten).

Geeignete Frequenzen

Der Lautsprecher kann an einen variablen Frequenzwellengenerator angeschlossen werden, der an die entsprechenden Frequenzen eingestellt werden muss, um die verschiedenen stationären Wellenmodi zu visualisieren, die sich im Röhrchen bilden.

Die entsprechenden Frequenzen hängen von der Länge des Rohrs ab und der Beziehung, die sie erfüllen müssen, lautet wie folgt:

F = (v _Klang /2l) n

Sein L die Länge und N = 1, 2, 3, 4 ..

Sie können den Lautsprecher auch mit dem Ausgang eines Musikplayers verbinden, um den Klang von Musik über die Flammen zu visualisieren.

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Kundts Rohr: Rubens Tube Vorgänger

Das Rubens -Röhrchen ist eine Variante des Kundt -Röhrchen. 

Dann schloss er ein Ende mit einem Kolben und auf der anderen. Dabei beobachtete er, wie der Staub der Sporen in die Knoten der stationären Welle unterteilt wurde, die im Röhrchen gebildet werden und die Wellenlänge dann gemessen werden kann.

Ändern der Kolbenposition kann die Muster angezeigt werden, die den verschiedenen Schwingungsmodi entsprechen, für eine bestimmte Schallquelle. 

Das Kundt -Röhrchen ist sehr nützlich, um die Schallgeschwindigkeit in verschiedenen Gasen und bei verschiedenen Temperaturen zu messen, und es ist unbestreitbar, dass Heinrich Rubens von dieser Arbeit inspiriert wurde, um seine berühmte Röhre zu schaffen.

Verweise

1. Webakustik. Rubens Rohr. Von aholticweb geborgen.com
2. Das Tao der Physik. Flamas in einem Akustikrohr. Erholt von: Vicente1064.Blogspot.com
3. Maciel, t. Das flammende Oszilloskop: Die Physik des Flammenrohrs von Rubens. Erholt von: Physicsbuzz.Physikcentral.com.
4. Sound- und Wellendemonstration mit einem Rubens 'Röhrchen. Erholt von: Menschen.Physik.Tamu.Edu.
5. Wikipedia. Heinrich Rubens. Erholt von: Wikipedia.com
6. Wikipedia. Rubens Rohr. Erholt von: Wikipedia.com.